Rev. Phys. Appl. (Paris) 22, 519-528 (1987)
DOI: 10.1051/rphysap:01987002207051900
Etude de la solidification directionnelle en creuset du silicium en vue d'un usage solaire
G. Revel1, J.-L. Pastol2, D. Hania2 et Nguyen Dinh Huynh31 C.N.R.S., Laboratoire d'Analyse par Activation « Pierre Süe », C.E.N. Saclay, 91191 Gif-sur-Yvette Cedex, France
2 C.N.R.S., Centre d'Etudes de Chimie Métallurgique, 15, rue Georges Urbain, 94407 Vitry-sur-Seine Cedex, France
3 C.N.R. Vietnam, Centre d'Etudes pour l'Utilisation de l'Energie Solaire, 1 Mac Dinh Chi, Hochiminhville, Vietnam
Abstract
The growth method developed allows to prepare single and polycrystalline silicon ingots. Solidification takes place from the bottom to the top from a heat exchanger. Some crucible materials have been tested. Electronic grade (EG-Si) and upgraded metallurgical grade (UMG-Si) silicon samples are treated. This method allows too to prepare EG-Si ingots deliberately enriched with a selected impurity. The obtained ingots are studied by macro and micrography, activation analyses and electrical properties measurements. The influence of thermal exchange conditions on the interface shape and the consequences on the structure of the ingots is considered. The behaviour of the impurities during the solidification is studied. The possibility to make solar cells from UMG-Si ingots is discussed.
Résumé
La méthode de croissance développée permet de préparer des lingots de silicium mono et polycristallins. La solidification est réalisée de bas en haut à partir d'un échangeur de chaleur. Divers matériaux ont été testés pour la réalisation du creuset. Des échantillons de qualités électronique (Si-EG) et métallurgique améliorée (Si-UMG) sont traités. Cette méthode permet également de préparer des lingots de Si-EG enrichis volontairement en une impureté sélectionnée. Les lingots obtenus sont caractérisés par macro et micrographie, analyses par activation et mesures de propriétés électriques. L'influence des conditions d'échange thermique sur la forme de l'interface et ses conséquences sur la structure des lingots est abordée. Le comportement des impuretés au cours de la solidification est étudié. La possibilité de réaliser des cellules solaires à partir de Si-UMG est discutée.
6470D - Solid liquid transitions.
8110F - Crystal growth from melt.
8630J - Photoelectric conversion: solar cells and arrays.
0510 - Crystal growth.
2520C - Elemental semiconductors.
8420 - Solar cells and arrays.
Key words
crystal growth from melt -- elemental semiconductors -- semiconductor growth -- silicon -- semiconductor -- electronic grade Si -- directional solidification -- macrography -- molten Si -- solar energy usage -- growth method -- polycrystalline -- heat exchanger -- crucible materials -- upgraded metallurgical grade -- impurity -- micrography -- activation analyses -- electrical properties -- thermal exchange conditions -- interface shape -- solar cells -- Si